Mit der digitalen Simulation kann das Verhalten der Tragstrukturen auf dem Computer nachgebildet werden.
Die Technik der digitalen Simulation gründet auf der Methode der finiten Elemente. Für die Nachbildung von allgemeinen Tragstrukturen werden linear-elastische Berechnungen durchgeführt.
Für die Nachbildung von einigen spezifischen Verhalten der Tragstrukturen wie die Instabilität (Knicken und Biegen), Rissbildung, Kontakt zwischen den Tragwerken und zeitliches Verhalten ist die Verwendung von nichtlinearen Modellen notwendig. INGPHI verfügt über das Werkzeug und die Kenntnisse für die Ausführung dieser Analysen, mit denen namentlich das Sicherheitsniveau der Tragwerke festgelegt, ihr Verhalten bei Erdbebenlasten vorhergesagt, die Schwingungen analysiert und das langfristige Verhalten vorhergesagt werden kann.
Instabilitätsanalyse – Knicken und Biegung
Mit der Instabilitätsanalyse kann aufgrund einer nichtlinearen geometrischen Analyse das Knick- und Biegeverhalten von schlanken Tragwerken vorhergesagt werden.
Das Stahlfachwerk der Hochbauten der CEVA-Bahnhöfe in Genf wurde auf seine Instabilität analysiert, um die Knick- und Biegelasten der Metallträger zu bestimmen, infolgedessen sie durch die Kontrolle ihres Verhaltens verfeinert werden konnten.
Rissbildung bei Betontragwerken
Die Rissbildung bei Betontragwerken ist die Ursache von zahlreichen Schäden und Abnutzungen. Die Modellierung der Rissbildung bei Stahlbeton ist ein komplexes Unterfangen. Für ihre Ausführung verwendet INGPHI das Modell Menétrey–Willam, mit dem das dreiachsige Verhalten des Betons berücksichtigt, die Lokalisierung der Rissbildung nachgebildet und der Einfluss der Bewehrung betrachtet werden kann.
Nach 40 Betriebsjahren wies die Fahrbahnplatte der Paudèzebrücken zahlreiche Risse auf. Mit der digitalen Simulation konnten nicht nur die verschiedenen Risse des Hohlprofils nachgebildet, sondern auch festgestellt werden, wann diese Risse entstanden sind. Die Sanierungsarbeiten konnten so mit diesem Wissen geplant werden.
Kontaktanalyse
Die Analyse der Kontaktprobleme ist notwendig, wenn zwei Tragwerkteile verrutschen, in Kontakt kommen oder interagieren können. Sie bedarf einer speziellen Analyse, da sich das Tragwerk während der Belastung verändert.
Im Rahmen der Verstärkung der Paudèzebrücken wurden metallische Spannungsdeviatoren eingesetzt. Sie mussten mit einem Ankerausbau im Innern des Hohlprofils montiert werden und eine Analyse, die den Kontakt der Bleche berücksichtigt, wurde durchgeführt, um den Wert der Umlenkkraft zu prüfen, die in das Hohlprofil der Brücke eingefügt wurde.
Komplexe Tragstrukturen
Komplexe Tragstrukturen sind Tragwerke mit einer komplexen Geometrie oder solche, die sich durch grosse Verschiebungen auszeichnen.
Das für ein Projekt im Tessin entwickelte Tensegrity-Dach ist eine typische komplexe Tragstruktur. Es handelt sich um ein leichtes und flexibles Tragwerk, dessen Steifigkeit und Stabilität durch ein Selbstvorspannungssystem der Druckstäbe und der Zugkabel sichergestellt wird.
